燃氣泄漏檢測信息系統在管網檢漏的應用

摘 要

摘要：將車載FID檢測技術與GPS定位系統及GIS地理信息系統結合起來，開發出城市燃氣管網泄漏檢測信息系統，可完成巡檢任務的安排、下達，管網泄漏點的定位、查詢、報警，檢漏車路徑、
摘要：將車載FID檢測技術與GPS定位系統及GIS地理信息系統結合起來，開發出城市燃氣管網泄漏檢測信息系統，可完成巡檢任務的安排、下達，管網泄漏點的定位、查詢、報警，檢漏車路徑、位置的監控，檢漏報表的分析、輸出等任務。
關鍵詞：FID檢測；全球定位系統；地理信息系統；燃氣泄漏檢測信息系統：管網檢漏
Application of Gas Leakage Detection Information System in Leakage Detection of Gas Network
LOU Guiyun
Abstract：A gas leakage detection information system for urban gas network is developed by combining vehicle-mounted flame ionization detector(FID)detection technology，global positioning system(GPS)and geographic information system(GIS).It can achieve the arrangement and assignment of patrol inspection task，the location，inquiry and alarm for leakage points，the monitoring of track and location of leakage detection vehicles，the analysis and output of leakage detection reports anll so on.
Key words：flame ionization detector(FID)；global positioning system(GPS)；geographic information system(GIS)；gas leakage detection information system；leakage detection of gas network
1 概述
    傳統的燃氣管道泄漏檢測采取人工巡檢方式，該方式工作量大，操作繁瑣，巡檢效率較低，巡檢信息化程度不高。燃氣檢漏車的應用把車載FID檢測技術與汽車的機動性結合起來，檢測靈敏度高，應急反應速度快，可以解決燃氣管網安全管理工作量巨大的問題[1]。當需要建立整個城市的燃氣管網泄漏早期預警系統時，車載FID檢測系統也只能作為整個系統中的一個關鍵信息節點。只有將車載FID檢測技術與GPS定位系統及GIS地理信息系統結合起來，才能形成整個城市燃氣管網泄漏早期預警系統[2～5]。
2 燃氣檢漏車在我公司的應用現狀
    我公司于2007年底開始試用首臺燃氣檢漏車，該檢漏車配備火焰離子(FID)檢測儀。巡檢時，檢漏車以15～20km/h的速度在敷設有燃氣管道的路面上行駛，通過車前端安裝的8個泵吸采樣探頭，吸入被測氣體，被測氣體通過灰塵過濾器和水氣過濾器，進入氧化室，最后進入FID燃燒室進行對比檢測，得出檢測結果。該巡檢方式不同于過去常用的打孔的人工巡檢方式，后者費時費力且不利于人體健康，而檢漏車的采用大大提高了巡檢的效率，過去人工巡檢需要幾天才能完成的工作，現在只需要幾小時就可以順利完成。此外，打孔巡檢時往往需要憑借人的嗅覺去判斷是否有漏氣，隨機性較高，而車載巡檢系統的檢測靈敏度較高，可以檢測出空氣中體積分數為1×10-6的可燃氣體。
2.1 巡檢樣板制定
    目前，我公司共有次高壓管道193km，中壓及低壓管道逾6600km。對如此龐大的管網系統，制定合理的巡檢樣板(即為便于管網巡檢所劃分的管線區域)是燃氣檢漏車工作成功的關鍵。為此，公司各管道管理站技術人員綜合分析管道分布情況、道路交通情況，并深入現場調查研究，再結合原有人工巡檢樣板，根據實際巡檢情況不斷調整，共編排道路樣板和街坊樣板270個，其中次高壓管道巡檢樣板5個，中壓及低壓管道巡檢樣板265個。結合公司GIS地理信息系統，將270個巡檢樣板以不同顏色標注于GIS地圖上，初步建立與檢漏車相匹配的巡檢樣板管理模型，為系統軟件的開發奠定了基礎。
2.2 巡檢制度制定
   檢漏車使用初期，編制了一系列的檢漏車操作規程，并對相關人員進行培訓。經過近兩年的實踐，為了精確定位地下燃氣管道的泄漏點，要求檢漏車在以下條件下巡檢：
   ① 泵吸采樣探頭安裝高度距離地面150mm；
   ② 燃料瓶、標準瓶出口壓力為0.095～0.110MPa；
   ③ 巡檢時車速必須保持在15～20km/h；
   ④ 檢漏車車內溫度必須控制在(25±10)℃，以滿足儀器正常運行；
   ⑤ 檢漏儀的燃氣報警下限(體積分數)設定值：天然氣區域為10×10-6，人工煤氣區域為5×10-6。
   截至目前，我公司共配備6臺燃氣檢漏車。到2009年底，檢漏車對我公司所管轄的虹口、閘北、楊浦、寶山、嘉定、普陀的次高、中、低壓地下燃氣管道共巡檢了21905km里程，其中，道路上的燃氣管道巡檢11947km里程，街坊內的燃氣管道巡檢9958km里程，共查出泄漏點313處。
3 燃氣泄漏檢測信息系統的開發
   檢漏車的引進雖然變革了傳統的人工巡檢方式，在極大程度上提高了巡檢的工作效率以及檢漏的準確率，但是其巡檢樣板的制定、對泄漏點的定位以及各類報表的生成仍然需要工作人員手工完成，無法實現對車輛巡檢情況的實時監控、泄漏點的實時定位，泄漏點在GIS地圖上的自動標注等。因此，只有將車載FID檢測技術與GPS及GIS結合起來，才能實現整個城市燃氣管網泄漏檢測系統的信息化。
利用公司現有的數據和軟件平臺，將車載FID、車載GPS、GIS信息系統三者相結合，構建起市北公司燃氣管網泄漏的早期預警系統。其工作原理為FID檢漏儀檢測到管網泄漏點后，系統將完成兩項任務，一方面自動讀取車載檢漏儀所采集到的數據，將其寫入數據庫；另一方面，安裝在檢漏車上的GPS定位儀自動記錄泄漏點的空間坐標，并轉換為上海城市坐標，供安裝于車載筆記本電腦上的GIS系統使用。GIS系統將GPS傳送的空間坐標以及FID采集到的泄漏數據整合，進行專業分析、專題顯示，形成相關的報告報表。圖1表示了整個系統的功能結構。
 

    該系統具有以下特點：
    ① 檢漏車和公司各管理站的數據庫共享統一的數據系統、管道數據、GIS平臺數據。
    ② 可以實時讀取FID檢漏系統的檢測結果，并將檢測結果與GPS定位系統記錄的檢漏車空間位置進行合并，將漏點信息實時顯示并存儲在車載筆記本電腦上。
    ③ 可以實時監測和顯示檢漏車的位置偏差，監控檢漏車的速度、工作時間、檢漏的管道路徑等，與工作計劃進行對比，當超出范圍時予以報警。
    ④ 現場記錄的各種信息可以按公司要求同時回傳到多個評估、管理、數據庫等系統，如公司的風險評估系統，并與原有的各類系統兼容和連接。
4 燃氣泄漏檢測信息系統的功能
   ① 地圖瀏覽
   系統采用公司原有的GIS平臺數據，儲存了輸配管道及設備(包括調壓器、閥門、凝水缸等)數據以及各類地形數據等，利用系統提供的放大、縮小、平移、定位、比例尺切換等瀏覽功能，可隨意查看所有想了解的地圖信息。圖2是某區的地圖信息。
 

   ② 制定巡檢任務
   巡檢前，管理人員選擇要巡檢的樣板和巡檢的日期，制定巡檢任務。巡檢人員只需根據當日巡檢任務，選擇要巡檢的樣板，即可了解當天所要巡檢的地區范圍及其所包含的管道。圖3中所示區域是當天的巡檢樣板。
 

   ③ 管道巡檢
   巡檢人員根據系統制定的巡檢任務，進行管道巡檢。巡檢過程中，系統實時讀取FID檢測儀器所檢測到的氣體體積分數數據，體積分數一旦超過安全標準，系統自動報警，并在GIS地圖上以圖表的形式標示出檢測到的泄漏點。若巡檢人員確認泄漏，只需輸入相關信息，即可對該泄漏信息進行永久記錄，并上報至信息中心。若燃氣管道上發生占壓、施工等情況也可在巡檢過程中進行記錄，并以圖表的形式在GIS地圖上標示。圖4中的軌跡為巡檢路線。

   ④ 巡檢結果查看
   巡檢完成后，管理人員可選擇巡檢人員與巡檢日期，查看當天該人員所巡檢的線路，以及巡檢過程中所檢測到的各類狀況。如圖5是某日的巡檢情況。根據需要，管理人員還可以對泄漏點打印泄漏點報告單，見圖6。泄漏點報告單詳細地記錄了泄漏點的位置、燃氣體積分數的報警值以及最高值、泄漏所發現的時間、泄漏現場的GIS地圖等信息，搶修人員可根據該泄漏點報告單確認泄漏的具體位置，進而對管道進行維修。
 

   ⑤ 統計報表
   根據巡檢結果，系統自動進行統計分析，生成各類報表，例如：巡檢日報表、巡檢周報表、巡檢月報表、不能出車記錄表等。圖7為巡檢日報表。

   ⑥ 數據導入導出
   巡檢車與公司信息中心之間，可使用數據導入導出功能對地圖數據、巡檢任務、巡檢結果等數據進行傳遞。
   ⑦ 數據存檔、備份
   巡檢完成后，巡檢人員可手動或設蚤系統自動對巡檢的數據進行備份，生成備份文件，拷貝至移動硬盤、U盤等介質中進行保存。保存的數據包括：巡檢人員、車輛運行速度、行駛里程、時間、檢測結果等。其主要作用共有3點：
   a. 防止因物理介質損壞而導致數據丟失。
   b. 可將各巡檢點的數據進行集中儲存，以便于實現對數據進行統計、對比、分析等操作。
   c. 備份文件中數據信息按固定格式進行儲存，可將該數據格式輸入公司原有的各軟件系統(如風險評估系統)，并將巡檢結果在該系統中進行顯示連接。
5 結論
   燃氣泄漏檢測信息系統的投入使用，實現了巡檢任務的安排、下達，管網泄漏點的定位、查詢、報警，檢漏車路徑、位置的監控，檢漏報表的分析、輸出。極大限度地提高了管網檢漏的信息化管理水平，最大限度地減少漏檢、錯檢，確保燃氣管道長期高效穩定運行。
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(本文作者：婁桂云 上海燃氣市北銷售有限公司 上海 200434)